TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP HCM KHOA KIẾN TRÚC BÀI TẬP LỚN MÔN:ÂM HỌC KIẾN TRÚC ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CHỐNG ỒN VÀ TRANG ÂM CHO PHÒNG HÒA TẤU 1335 CHỖ SVTH: LÂM BÁ TÙNG LỚP: KT14 A2 MSSV: 14510204348 GVHD: Thầy DIÊU HOÀI DŨNG STT: 89 A CÁC GIẢ THIẾT BAN ĐẦU: - Yêu cầu: Thiết kế chống ồn trang âm cho công trình khán phòng hòa tấu, sức chứa 1335 chỗ - Vị trí: Trong thành phố; gần khu dân cư, khách sạn, nhà nghỉ, quan hành - Mặt đường rộng 30m - Chỉ giới xây dựng : (15 + 89/4) = 37.25 m - Khoảng lùi công trình : 7.25 m - Mức ồn cho phép cửa sổ công trình (cao 1.2 m) 55 (dB-A) - Độ ẩm trung bình: 70% (* Các kết tính toán so sánh dựa TCVN 5949-1998) B THIẾT KẾ CHỐNG ỒN BÊN NGOÀI CÔNG TRÌNH: Tính toán mức ồn giao thông: - Xét điểm A cách tim đường: 7.5 m; cao độ: 1.2 m Ta có bảng thống kê sau: ( Dựa theo đề BTL) 10h11h 11h12h 12h13h 13h14h 14h15h 15h16h 16h17h 17h18h 18h19h 19h20h Cường độ xe 2000 1500 1000 900 900 700 900 900 1500 1000 900 1500 Giờ 8h-9h 9h-10h Hiệu chỉnh 74.5 74 73 72.5 72.5 72 72.5 72.5 74 73 72.5 74 Xe Hạng Nặng 15% 15% 20% 30% 20% 15% 30% 25% 10% 10% 20% 20% 0.76 -0.38 0.76 0.38 -0.77 -0.77 0 15% 20% 30% 20% 15% 30% 25% 15% 15% 20% 20% Hiệu chỉnh -0.38 -0.38 Xe Hạng Nhẹ 20% Hiệu chỉnh 0.5 0.5 1.5 0.5 0.5 1 Vận Tốc 30 40 50 50 50 40 50 50 40 30 40 40 Hiệu chỉnh -1.43 1.43 1.43 1.43 1.43 1.43 -1.43 0 71.3 73.5 75 Mức ồn 73.69 74.12 75.43 76.69 74.93 72.12 76.69 75.81 73.73 * Mức ồn trung bình : L = Ltd /12 = 74.42 (dB – A) - Từ 8h - 18h: Ltb1 = = 74.45 (dB – A) Hiệu chỉnh độ rộng đường: (dB – A) ( khoảng cách từ tim đường đến lúc 30m > 25m) Hiệu chỉnh độ dốc: (dB – A) Độ ồn đường đo điểm A khoảng 8h-18h sau hiệu chỉnh là: LA1 = 74.45 (dB – A) -Từ 18h – 20h: Thực tượng tự ta được: LA2 = 74.25 (dB – A) Kiểm tra độ ồn giải pháp giảm độ ồn cửa sổ công trình( cao 1.2m): * Khoảng lùi công trình: 7.25 m * Khoảng cách từ tim đường đến công trình là: r = 37.25 m * Khoảng sân phía trước công trình trồng cỏ: K = 1.1 m a Kiểm tra độ ồn: - Từ 8h - 18h: + Cường độ xe trung bình: N = = 1130 (xe/h) + Vận tốc trung bình xe đường là: V = = 43 (km/h) + Khi biện pháp chống ồn nào, độ giảm ồn lượng âm khuếch tán vào không khí : S1 = 1000 x = 1000 x = 38.05 m > 20 m Nguồn xem nguồn dãy + Ta có: r = 37.25 m > S1/2 = 38.05/2 = 19.02 m, nên ta áp dụng công thức giảm ồn: Ln1 = 15 x lg(S1xrn) – 33.39 = 15 x lg(38.05x37.25) – 33.39 = 13.88 (dB – A) + Vậy độ ồn công trình theo tính toán là: Ln1 = LA1 – Kn.Ln1 = 74.75 – 1.1 x 13.88 = 59.48 (dB – A) < 60 (dB – A) : mức ồn cho phép Không cân biện pháp chống ồn - Từ 18h - 20h: * Cách tính tương tự, ta có : + N2 = 1200 (xe/h) + V2 = 40 (km/h) + rn = 37.25 m + Kn = 1.1 m + S2 = 1000 x = 1000 = 33.33 m > 20 m Nguồn xem nguồn dãy + Ta có: r = 37.25 m > S2/2 = 33.33/2 = 16.66 m, nên ta áp dụng công thức giảm ồn: Ln2 = 15 x lg(S2xrn) – 33.39 = 15 x lg(33.33x37.25) – 33.39 = 13.02 (dB – A) + Vậy độ ồn công trình theo tính toán là: Ln2= LA2 – Kn.Ln2 = 74.25 – 1.1 x 13.02 = 59.93 (dB – A) > 55 (dB – A) : mức ồn cho phép Cần có biện pháp chống ồn b Thiết kế chống ồn với giải pháp trồng trước công trình: - Từ tính toán ta có mức độ ồn cần phải giảm là: L = 59.93 – 55 = 4.93 (dB – A) - Dùng xanh giảm ồn: Ln3 = 1.5 x Z + β.ΣB = 4.93 (dB – A) - Giả sử số lớp Z = 2; chọn hệ số hút âm β = 0.35 ( trồng dày đăc tán rậm) ΣB = = 5.51 m chọn lớp dày 2.8 m - Thử lại: với Z = ; B = 2.8 m ΣB = 5.6 ; β = 0.35, ta được: : Ln3 = 4.96 > 4.93 (dB – A) (thỏa) - Hình vẽ phương án: C THIẾT KẾ TRANG ÂM BÊN TRONG KHÁN PHÒNG: Xác định thể tích tỷ lệ phòng: - Thể loại: Khán phòng hòa tấu - Phòng âm nhạc, ca vũ có tiêu thể tích chỗ ngồi là: V = m3/người - Sức chứa phòng hòa tấu là: N = 1335 người Ta có sơ thể tích phòng là: Vsb = v x N = x 1335 = 8010 m3 - Lại có : Vsb = N x Sn x Htb ; với Sn = 0.8 m2 Htb = 7.5 m - Chọn kích thước phòng gần theo tỷ lệ hài hòa : : : 3.1 Ta có thông số kích thước phòng : Cao x rộng x dài 11 x 22 x 34 V = 8228m3 Thiết kế hình dáng phòng: a Thiết kế mặt bằng: - Dựa tiêu cho thiết kế khán phòng chọn mặt khán phòng dạng rẽ quạt ( thuận lợi cho tầm nhìn) - Khoảng cách từ nguồn âm (định hướng) đến vị trí xa nhất: 30m ( khán phòng tương đối lớn) - Với quy mô khán phòng 1335 chỗ ngồi, chia khán đài thành khu: + Tầng trệt: 1080 chỗ V1 = 1080 x = 6480 m3 + Ban công:256 chỗ V2 = 256 x = 1536 m3 - Dữ liệu tính toán: + Khoảng cách hàng ghế: 0.8 m + Chiều cao người ngồi ghế: 1.2m + Chiều cao từ tia nhìn đến mắt người ngối trước: 0.165m + Điểm nhìn bất lợi cách mép sân khấu: 1.5m + Sân khấu chứa điểm nhìn bất lợi cách mắt khán giả hàng ghế khu A khoảng b = 0.08 m + Khoảng cách từ hàng ghế đầu đến điểm nhìn bất lợi là: 4.5 m - Thiết kế khán phòng nhìn mặt cắt gồm khu ghế A ; B ; C + Khu A: 646 ghế + Khu B: 434 ghế + Khu C: 256 ghế 300 300 1100 300 B A MẶT BẰNG TRỆT C MẶT BẰNG LẦU (BAN CÔNG) b Thiết kế mặt cắt khán phòng: + Thiết kế khán phòng nhìn mặt cắt gồm khu ghế A ; B ; C với độ dốc khác ( nhằm đảm bảo khán giả nhìn thấy điểm nhìn bất lợi sân khấu) + Bố trí hàng ghế gần so le 2800 1480 - Thiết kế độ dốc khu A ( tầng trệt) : + Chiều cao mắt người ngồi sau đến mắt người ngồi trước là: 0.165 m + Khu A gồm 17 dãy ghế; Ta có chiều dài dãy ghế khu A là: XA = 17 x 0.9 = 15.3 m Chiều cao tính từ cote hàng ghế đầu đến hàng ghế cuối khu A là: YA = = 2.81 m + Vậy độ dốc khu ghế A là: iA = (YA/ XA)% = 20.6 % - Thiết kế độ dốc khu B ( tầng trệt) : + Chiều cao mắt người ngồi sau đến mắt người ngồi trước là: 0.185 m + Khu B gồm dãy ghế; Ta có chiều dài dãy ghế khu B là: XB= x 0.9 = 7.2 m Chiều cao tính từ cote hàng ghế đầu đến hàng ghế cuối khu B là: YB = = 1.48 m + Vậy độ dốc khu ghế B là: iB= (YB/ XB)% = 20.56 % - Thiết kế độ dốc khu C ( ban công) : + Chiều cao mắt người ngồi sau đến mắt người ngồi trước là: 0.285 m + Khu C gồm dãy ghế; Ta có chiều dài dãy ghế khu B là: XC= x 0.9 = 4.5 m + Theo tiêu chuẩn thiết kế phòng hòa nhạc: đó: * H chiều cao rìa cạnh ban công so với sàn tầng * D = XC + d , với d lối phía ban công, lấy tối thiểu: 1.2m; XC = 4.5 m D = 4.5 + 1.2 = 5.7 m; lại có D H chọn H = m * (Chú ý: giả thiết vị trí người ngồi tầng trùng với vị trí người ngồi ban công ) Chiều cao tính từ cote hàng ghế đầu đến hàng ghế cuối khu C là: YC = = 1.425 m + Vậy độ dốc khu ghế C là: iC= (YC/ XC)% = 31.67 % C Thiết kế bề mặt phản xạ hấm thụ âm : - Các mặt phản xạ hấp thụ âm trần : Hình 2.1 - Các mặt phản xạ hấp thụ âm tường: Hình 2.2 - Đảm bảo khoảng L 17m để tránh tượng tiếng dội 2800 1480 Hình 2.1 Hình 2.2 Chia MB khán phòng thành ô (H 2.3) Lấy trọng tâm ô để kiểm tra âm Do tính đối xứng nên tính điểm: A; B; C; D; E; F Ở ban công tương tự ta tính vị trí Lần lượt kiểm tra vị trí: Hình 2.3 Cự ly âm đến (mm) Cự ly âm phản xạ (mm) L1 L2 L3 11774 3432 11596 Kết L=(L2+L3)-L1 (mm) 3254 < 17000 Chất lượng âm tốt 11060 20365 19459 10440 6868 14110 1045 9832 < 17000 1651 3020 < 17000 1340 8055 < 17000 Chất lượng âm tốt Chất lượng âm tốt Chất lượng âm tốt 28806 12034 1990 3133 < 17000 Chất lượng âm tốt 26870 17411 1656 7107 < 17000 Chất lượng âm tốt 9293 12827 1058 14122 < 17000 Chất lượng âm tốt 10452 10479 11020 11047 < 17000 Chất lượng âm tốt 17458 15183 11213 8938 < 17000 Chất lượng âm tốt 19459 12525 1681 9882 < 17000 Chất lượng âm tốt 25622 21079 1293 8391 < 17000 Chất lượng âm tốt 27785 14679 2204 8940< 17000 Chất lượng âm tốt 27621 23120 1242 7927 < 17000 Chất lượng âm tốt 30442 12588 2204 4192 < 17000 Chất lượng âm tốt 28495 11976 2025 3739 < 17000 Chất lượng âm tốt 29544 11968 2204 4470 < 17000 Chất lượng âm tốt Qua bảng khảo sát điểm đặt biệt trên, ta thấy mặt hấp thụ phản xạ âm tường trần khán phòng thỏa mãn tiêu chuẩn thiết kế, không xảy tượng tiếng dội Đánh giá điều chỉnh thiết kế thông qua tiêu âm học: a Tính thời gian âm vang tối ưu tần số: - Với f = 500 Hz, áp dụng công thức tính thời gian âm vang tối tưu : = K x lgV (s) - Phòng biểu diễn ca nhạc có hệ số mục đích sử dụng K = 0.41 - Thể tích phòng sau thiết kế V = 10087 m3 = 0.41 x lg(10087) 1.64 (s) - Đối với tần số khác, thời gian âm vang xác định theo công thức: = R x ; R hệ số hiệu chỉnh - Tra bảng 5-1 (Trang 121, sách sở âm học kiến trúc) quan hệ f R, ta có : + Với f = 125 : R = 1.4 = 1.4 x 1.64 = 2.3 (s) + Với f = 2000 : R = 1.0 = 1.0 x 1.64 = 1.64 (s) b Tính hệ số hập thụ âm trung bình tần số: - Lấy chiều rộng cửa miệng sân khấu tối thiểu thiết kế phòng hòa nhạc: A = 18m * Ta có kích thước sân khấu sau: ( bao gồm sân khấu phụ) + A = 1.5 x h h = A/1.5= 18/1.5 = 12 m ( lấy theo tiêu chuẩn sân khấu thông thường) : chiều cao cửa miệng sân khấu + h = 12m H = 2h + = 2x12 + = 30 m ( với H chiều cao sân khấu) + B = 1.5 x A = 1.5 x 18 = 27 m : Bề sâu sân khấu + C = x A = x 18 = 36 m : bề rộng sân khấu Song tính toán diện tích sân khấu tính phần sàn biểu diễn: + Lấy bề sâu sân khấu tương đối Btt = 14 m; bể rộng Ctt = A = 14 m + Diện tích mặt bên sân khấu : x Btt x h = x 14 x 12 = 336m2 + Diện tích sàn sân khấu: Btt x Ctt = 14 x 14= 196 m2 + Diện tích tích trần sân khấu: 196 m2 + Diện tích mặt sau: Ctt x h = 14 x 12 = 168 m2 Vậy tổng diện tích mặt cần tính toán sân khấu là: S1 = 336 + 196 + 196 + 168 = 896 m2 * Tính toán tổng diện tích mặt lại khán phòng: (Các số liệu tính toàn lấy từ vẽ) + Diện tích tường hai bên: 620 m2 + Diện tích tường sau lưng khán giả: 330 m2 + Diện tích sàn: 832 m2 + Diện tích trần: 780 m2 + Diện tích ban công: 260 m2 + Diện tích tường hai bên trước miệng sân khấu: 96 m2 Tổng diện tích mặt giới hạn khán phòng là: S2= 620 + 330 + 832 + 780 + 260 + 96 = 2918 m2 Vậy tổng diện tích mặt giới hạn thành phần sân khấu khán phòng là: S = S1 + S2 = 896 + 2918 = 3814 m2 - Hệ số hấp thu âm trung bình: Từ phương trình ERING: = =1– + Với f = 125 Hz , ta có: = – 0.17 (s) + Với f = 500 Hz , ta có: = – 0.23 (s) + Với f = 2000 Hz , ta có: : = ; : M= 0.0025 hệ số hút âm không khí điểu kiện nhiệt độ 20oC độ ẩm 70% ln(1 - ) = - = - - 0.23 = – 0.21 (s) b Tính tổng lượng hút âm yêu cầu tần số: + = S x = 3814 x 0.17 = 648.38 m2 + = S x = 3814 x 0.23 = 877.22 m2 + = S x = 3814 x 0.21 = 800.94m2 c Xác định lượng hút âm thay đổi: z Trong khán phòng, sử dụng ghế đệm da mềm Tra bảng phụ lục ta giá trị : Hệ số hút âm Đối tượng hút âm 125 Hz 500Hz 2000 Hz Người ngồi ghế 0.24 0.32 0.43 Ghế dựa đệm da mềm 0.18 0.28 0.28 + Xác định Atđ tần số 125 Hz, 500 Hz, 2000 Hz trường hợp có 70% khán giả tương ứng 935 người 30 % lượng khán giả mặt: 125 Đối tượng hút âm N Số lượng đối tượng N Người ngồi ghế 935 Ghế dựa đệm da mềm 400 Tổng cộng 500 Nx Nx 0.2 224 4 0.1 72 296.4 1335 2000 0.32 0.28 Nx 299 112 0.43 0.28 411.2 402.0 112 514.05 d Xác định lượng hút âm cố định có 70% khán giả: + Đối với tần số 125 Hz: = + = 648.38 – 296.4 = 351.98 m2 + Đối với tần số 500 Hz: = + =877.22 – 411.2 = 466.02 m2 + Đối với tần số 2000 Hz: = + = 800.94 – 514.05 = 286.89 m2 e Chọn bố trí vật liệu hút âm : - Căn vào giá trị Acđ , chọn bố trí vật liệu hút âm phù hợp, với sai số cho phép 10% Bảng kết qủa lựa chọn vật liệu hút âm: Các bề mặt hút âm Vật liệu kết cấu hút âm Trần phản xạ Mặt bêton nhám không sơn Trát vữa xù xì quét sơn trắng Trần hút âm Tường bảo vệ bên phòng ( 2.1m) Tường hút âm bên khán phòng Trát vữa xù xì lớn Gỗ dán lớp sườn gỗ cách khoảng 50 cm nhét 8kg/cm2 Diện tích (m2) 774.8 125 500 0.01 7.75 0.01 7.75 0.02 15.5 387.2 0.04 15.5 0.07 27.1 0.09 34.85 222.4 0.03 7.8 0.03 0.02 4.45 226.4 0.37 83.77 0.29 66.34 0.108 24.45 Sx 2000 Sx Sx Tường phản xạn âm bên khán phòng Tường phía sau khán giả Cửa Lối đị Hai mặt bên sân khấu Sàn sân khấu Trần sân khấu Mặt bê tông nhám không sơn Tâm sợi gỗ mềm Cửa mặt bọc da Thảm cao su Tấm chất dẻo đục lỗ tròn khoảng cách 25, lớp không khí 50 mm Sàn gỗ ván Mặt bêton nhám không sơn Vải cảnh Tường backround sân khấu Tổng lượng hút âm Acđ 680.7 0.01 6.81 0.01 6.81 0.02 13.61 355.1 23 0.22 73.74 0.34 120.8 0.041 14.56 0.1 2.3 0.11 2.53 0.09 2.07 248.3 336 0.04 9.93 0.08 19.87 0.03 7.45 0.08 26.88 0.34 114.2 0.14 47.04 196 196 0.05 0.01 9.8 1.96 0.05 0.01 9.8 1.96 0.06 0.02 11.76 3.92 168 0.73 122.6 0.75 126 0.76 127.6 3814 368.88 490.33 307.34 f Kiểm tra sai số : - Kiểm tra chất lượng hút âm cố định : = x 100% = 4.8% < 10% ; x 100% = 5.2% < 10% ; = x 100% = 7.1% < 10% Sai số phạm vi cho phép Vậy vật liệu kết cấu hút âm bố trí bảng đạt yêu cầu tổng lượng hút âm cần có phòng - kiểm tra thời gian âm vang : + Thời gian âm vang thực tế: Với f = 125 Hz : A125 = + = 368.88 + 296.4 = 665.28 (m2) Với f = 500 Hz : A500 = + = 490.33 + 411.2 = 901.53 (m2) Với f = 2000 Hz : A2000 = + = 307.34 + 514.05 = 821.39 (m2) + Hệ số hút âm trung bình tần số: với S = 3814 m2 = = = 0.1744 = = = 0.2364 = = = 0.2154 + Thời gian âm vang theo phương trình ERING : = = = 2.21 (s) = = = 1.57 (s) = = = 1.69 (s) + Sai số thời gain âm vang tối ưu: = x 100% = 3.91%